荔枝海绵Tethya actinia的个体间识别现象及机制研究

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荔枝海绵属(Tethya Lamark,1815)隶属于寻常海绵纲(Demospongiae)荔枝海绵目(Tethyida)荔枝海绵科(Tethyidae),在海绵动物中是一类特殊的类群,主要体现在它具有显著的细胞分化,具有稳定的外形且会移动。与大部分后生动物相似,海绵动物具有识别自我与非我成分的能力,但海绵还具备很强的再生能力以及与多种生物共生的特性,因此其对于异体的排斥能力不及高等动物那么明显。因此本研究通过设定各种条件下荔枝海绵的同种异体识别现象的研究,试图揭示最简单多细胞动物间识别现象的本质,填补海绵动物免疫学此领域的部分空白。本文对荔枝海绵的形态结构、创伤修复、成熟个体的免疫识别现象、芽体(无性生殖所产生的幼体)的免疫识别现象、免疫识别的基因机制、以及免疫抑制药物对免疫识别的影响等方面进行了研究,主要的结果如下:荔枝海绵的主要形态特征为:整体呈球状,坚韧的皮质包裹着内部的领细胞层,中心是一个完全由骨针组成的核心;由核心发散出许多骨针束穿透领细胞层直到表面的皮质层,在皮质表面突起形成疣状或刺状突起。通过形态及分子特征,将研究对象定种为Tethya actinia。荔枝海绵身体各部结构在愈伤中起到的作用如下:1、领细胞层的存在对于个体的存活是必要的;2、皮质层在愈伤过程中起到迅速缩小伤口、保护内部的作用,其存在对于生存和愈伤也是十分重要的。3、骨针核心的主要成分是骨针而不是细胞,因此对生物的生存影响较小,其存在、受创与否对荔枝海绵能否愈伤再生无明显影响,它仅仅是生物形态上的中心,而非功能上的中心。在荔枝海绵成熟个体间进行的移植实验表示,荔枝海绵具有明显的识别自体和同种异体移植物的能力。在自体移植的情况下,两部分荔枝海绵很快互相识别并融合,恢复为完整的个体,这个过程持续时间在2~5天之间。而在同种异体移植的情况下,两部分海绵最初也会相互粘连、彼此融合,且融合的程度与自体移植的程度不相上下;但此后在接触面上就会发生一系列免疫反应,形成组织界面(tissue boundary),最后以原来的接触面为界,二者最终分离。然而,长时间的分离会导致原本属于同一个体来源的海绵之间的识别结果变化,随着时间的推移,原本应该全部互相融合的子代个体间出现了互相排斥的组合,且出现排斥的几率随着分离时间的增加而升高,这表明荔枝海绵的同种异体免疫识别除了受到基因方面因素的影响,还受到环境等其他未知因素的影响,而且这些未知因素的作用强度随着时间的推移不断增加。对荔枝海绵芽体进行的移植实验表明,荔枝海绵的芽体具有与成熟个体相似的识别能力。芽体是在脱离母体时就作为成熟的小型个体而存在,是母体的小型复制品,可能具有与母体来源密切相关的免疫识别抗原。芽体的同种异体免疫识别能力在脱离母体之后,1-2个月的时间内没有显著差异。对免疫识别进程中的荔枝海绵芽体施加不同种类的免疫抑制药物的实验表明,免疫抑制药物环孢素A、地塞米松、来氟米特的均能干扰不同荔枝海绵个体间的排斥作用,对排斥作用产生了一定的迟滞作用。对免疫识别进程中的荔枝海绵芽体提取了多种情况下的转录组数据进行研究比对,获得了大量的转录基因数据,分析获得了它们相应的基因注释、功能分类以及代谢通路分析,并从其中筛选出了大量有关免疫识别相关的信号通路。
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